③若溶液pH>pI蛋白质带负电荷④若溶液pH=pI，为兼性离子，电荷为0
等电点
体内蛋白质的各种PI不同，多接近5.0
紫外吸收
含肽键220nm和芳香族氨基酸280nm处吸光度的测定，常用于蛋白质的定量
双缩脲反应
呈紫色反应，用于检测蛋白质的水解程度
透析
蛋白质是生物大分子不易透过半透膜，通过半透膜纯化含小分子杂质的蛋白质
变性
破坏共价键和二硫键，若一级结构未被破坏，轻微变性后可因去除变性因素而恢复活性（复性）
沉淀
除去蛋白质的水化膜并中和其电荷，可发生沉淀
凝固
蛋白质被强酸强碱变性后，仍能溶于强酸或强碱溶液中，若将强酸或强碱溶液的PH值调至等电点，变性蛋白质结成不溶絮状物，称结絮。
若再加热紫状物变得更为坚固，不易再溶于强酸强碱中。
（凝固）
变性的蛋白质不一定沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性，但变性的蛋白质易沉淀，凝固的蛋白质均已变性，而且不再溶解。
五．蛋白质的分离与纯化：
1.提取：
破碎组织和细胞，将蛋白质溶解于溶液中的过程称为蛋白质的提取。
2.纯化：
将溶液中的蛋白质相互分离而取得单一蛋白质组分的过程。
3.改变蛋白质溶解度使其沉淀的方法：
（1）盐析：
用高浓度的中性盐将蛋白质从溶液中析出。
Eg：
硫酸铵硫酸钠氯化钠
原理：
夺取蛋白质周围的水化膜，破坏其稳定性。
（2）加入有机溶剂
Eg：
丙酮正丁醇乙醇甲醇
原理：
降低溶液的介电常数，使蛋白质相互吸引。
四补充
一、氨基酸分类
1.带脂肪烃侧链的氨基酸：
丙，缬，亮，异亮
都含有共轭双键→紫外光吸收性质
2.含芳香环：
苯丙
芳香族：
酪，色
3.含硫：
甲硫氨酸④含疏基：
半胱氨酸
4.亚氨基酸：
脯氨酸⑥含羟基：
丝苏
5.含酰胺基：
谷氨酰胺，天冬酰胺⑧含羧基（酸性带负电）：
天冬氨酸，谷氨酸
二、肽
1.多肽链两端：
自由氨基（氨基末端，N端），羧基（羧基末端，C端）
2.多肽命名：
N端→C端
3.多肽中肽链4个原子（C,O,N,H）和相邻两个a碳原子等6个原子位于同一酰胺平面，构成肽单元（PeptideUnit）
4.抗生素肽：
抑制，杀死细菌的多肽
第三章核酸的结构和功能
核酸是一类含磷的生物大分子化合物，携带和传递遗传信息，为生命的最基本物质之一。
根据组成不同，可分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
第一节核酸的化学组成及一级结构
核酸分子的元素组成为C，H，O，N和P，基本单位为核苷酸。
（也称单核苷酸）
一、核苷酸
核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的含氮碱基，戊糖（脱氧戊糖）和磷酸。
1.碱基
（1）存在于DNA分子中：
A，T，C，G；存在于RNA中：
A，U，C，G。
（2）此外，核酸还含有一些含量很少的碱基，种类很多，大多数为甲基化碱基。
2.戊糖
（1）核糖构成RNA，脱氧核糖构成DNA；
（2）RNA分子较DNA分子更易发生水解，因此不如DNA稳定。
3.核苷
（1）碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接成核苷（脱氧核苷）。
（2）核苷：
AR，GR，UR，CR
（3）脱氧核苷：
Dar，dGR,dTR,dCR.
4.单核苷酸
（1）核苷（脱氧核苷）和磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）
①核苷酸：
AMP，GMP，UMP，CMP
②脱氧核苷酸：
dAMP,dGMP,dTMP,dCMP.
③重要的核苷酸衍生物
④多磷酸核苷酸：
NTP（三核酸核苷），NDPC（二磷酸核苷）
⑤环化核苷酸：
cAMP（3’,5’-环腺甘酸）
cGMP（3’,5’-环鸟苷酸）
二、核酸的一级结构
1.定义：
核酸中核苷酸的排列顺序。
由于核苷酸间的差异主要是碱基的不同，所以也称为碱基序列。
2.核苷酸之间以3´，5´磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，且多核苷酸链是有方向性的。
书写方法：
左端标出5’末端，右侧为3’末端例如：
5’ACTGCT3’
第二节DNA的空间结构和功能
一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型
DNA双螺旋结构的特点
1.DNA分子由两条反向平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以一脱氧核苷酸-磷酸，为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘螺旋，直径为2nm，形成大沟和小沟相间，碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（互补配对形式：
A=T，C=G），相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。
2.DNA双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来维持。
氢键主持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。
3.DNA双螺旋结构的多样性
DNA双螺旋结构是DNA分子在水性环境和生理环境下最稳定的结构，但当改变溶液的离子浓度或相对温度时，DNA结构会发生改变。
二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装
1.DNA超双螺旋结构
（1）超螺旋结构：
DNA双螺旋链再盘绕成超螺旋结构；
（2）正超螺旋：
盘绕方向与DNA双螺旋方向相同
（2）负超螺旋：
盘绕方向与DNA双螺旋方向相反
2.原核生物DNA是环状超螺旋结构
3.真核生物DNA在核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是核小体，
（1）核心颗粒：
由长146bp的双螺旋DNA以超螺旋方式缠绕组蛋白八聚休1.8圈组成。
（2）连接区：
由连接区DNA和组蛋白H1组成
（3）连接区DNA：
连接相邻两个核心颗粒。
（4）组蛋白
①组蛋白种类：
H1，H2A，H2B，H3，H4
②组蛋白八聚体（核心组蛋白）由各2分子H2A，H2B，H3，H4组成八聚体
（5）真核生物染色体DNA组装不同层次的结构
（6）染色体是由DNA和蛋白质构成的不同层次缠绕线和螺线管结构
三、DNA的功能
1.DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。
它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。
2.基因就是指在染色体上占有一定位置的遗传的基本单位或单元。
3.基因组是指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。
4.此外，真核细胞还有线粒体和叶绿体，分别含有线粒体DNA和叶绿体DNA，属于核外遗传物质。
第三节RNA的功能和结构
RNA的种类、分布和功能
细胞核和胞液
线粒体
功能
核蛋白体RNA
rRNA
mtrRNA
核蛋白体组分
信使RNA
mRNA
mtrRNA
蛋白质合成模板
核内不均一RNA
HnRNA
成熟mRNA的前体
核内小RNA
SnRNA
参与HnRNA的剪接、转运
核仁小RNA
SnoRNA
rRNA的加工、修饰
胞浆小RNA
ScRNA/TSL-RNA
蛋白质肉质网定位合成的信号识别体组分
转运RNA
tRNA
mttRNA
转运氨基酸
一、信使RNA的结构与功能
mRNA的结构特点
1.大多数真核mRNA的5’末端均在转录后加上一个甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C2’也是甲基化，形成帽子结构。
2.大多数真核mRNA的3’末端有一个多聚腺苷酸（polyA）结构，称为多聚A尾
5’m7Gppp———AUG————————UAG——————AAUAAA———poly（A）3’
3.帽子结构和多聚A尾的功能
（1）mRNA核内向胞质的移位
（2）mRNA的稳定性维系（3）翻译超始的调控
4.mRNA的功能：
转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成的氨基酸排列顺序
二、转运RNA的结构和功能
1.tRNA分子中含有较多的稀有碱基，含10-20%稀有碱基，如DHU，3’末端为-CCA-OH，5’末端大多数为G
2.tRNA二级结构——三叶草氨基酸臂，DHU环，反密码环，额外环，TψC环
3.tRNA的三级结构——倒L形
4.tRNA的功能：
搬运氨基酸到核糖体和识别密码子，参与蛋白质的翻译
三、核蛋白休RNA的结构和功能
1.rRNA与核糖体蛋白共同构成核蛋白体或称为核糖体，核糖体均由易于解聚的大小两个亚基组成。
2.rRNA的功能：
参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。
3.rRNA的种类：
（根据沉降系数）
真核生物原核生物
5srRNA5srRNA
28srRNA23srRNA
5.8srRNA16srRNA
18srRNA
原核生物（大肠杆菌为例）
真核生物（以小鼠肝为全例）
小亚基
30S
40S
rRNA
16S
1542个核苷酸
18S
1874个核苷酸
蛋白质
21种
占总量的40%
33种
占总量的50%
大亚基
50S
60S
rRNA
23S
2940个核苷酸
28S
4718个核苷酸
5S
120个核苷酸
5.8S
160个核苷酸
5S
120个核苷酸
蛋白质
36种
占总量的30%
49%
占总量的35%
第四节核酸的理化性质
一、核酸的一般理化性质
1.核酸分子中有末端磷酸和许多连接核苷的磷酸残基，为多元酸，具有较强的酸性。
2.核酸分子中还有含氮碱基上的碱性基团，故为两性电解质，各种核酸分子大小及所带电荷不同，电泳和离子法来分离不同的核酸。
二、DNA的变性
1.定义：
在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。
变性并不涉及核苷酸共键（磷酸二脂键）的断裂。
2.方法：
过量酸、碱、加热、变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。
3.变性后其它理化性质变化：
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂
变性引起紫外吸收值的改变
4.增色效应：
DNA变性时其溶液A260增高的现象
5.Tm：
变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度温度称为DNA的解链温度，又称熔解温度，或熔点。
6.Tm值与下列因素有关：
（1）DNA的均一性：
DNA的均一性较高，那么DNA链各部分的氢键断裂所需的能值较接近，Tm值范围较窄，所之亦然，由于可见Tm值可作为衡量DNA样品均一性的指标。
（2）C-G碱基对含量：
G-C碱基对为3对氢键，而A-T碱基对只有2对氢键，所以破坏G-C间氢键较A-T间氢键需要更多的能量。
因此Tm值大小与G+C含量成正比，也可通过Tm值推算出DNA碱基的百分组成。
X%（G+C）=（Tm-69.3）*2.44
（3）介质中离子强度：
离子强度低，DNA的Tm值较低。
三、DNA的复性与分子杂交
1.DNA复性定义：
在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。
（1、足够的盐浓度——消除磷酸基的静电斥力，2、足够高的温度——破坏无规则的链内氢键）
2.热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火。
3.减色效应：
DNA复性时，其溶液A260降低。
4.核酸分子杂交：
在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链。
5.这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成，这种现象称为核酸分子杂交。
6.核酸分子杂交的应用
第四章酶
一、酶的概念：
酶是指由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。
1、命名：
①习惯命名：
分解脂肪的酶→脂肪酶→据其催化的底物命名
催化脱氢反应酶→脱氢酶→据其催化的反应类型命名
②系统命名
2、分类：
①氧化还原酶类②转移酶类③水解酶类④裂解酶类⑤异构酶类⑥合成酶类（或连接酶类）
3、化学本质：
据化学本质将酶分两类，即：
①蛋白脂类的酶②核酸类的酶
二、酶的分子结构与功能
1、分子组成：
单纯酶和结合酶。
酶蛋白：
结合酶中的蛋白质部分。
辅助因子：
结合酶中的非蛋白质部分。
全酶：
酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称全酶，只有全酶才有催化作用。
金属酶：
金属离子如果与酶结合紧密，在提取的过程中不会丢失，这类酶称为金属酶。
如：
羧肽酶（含Zn2+）黄嘌呤氧化酶（含Mo2+）
金属离子作用：
①维持酶分子的构象；②传递电子；③在酶与底物间起桥梁作用；④中和阴离子降低反应的静电斥力。
根据辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度不同将其分为辅基或辅酶。
注：
①辅基大多为金属离子
②一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，但是一种辅助因子可与不同酶蛋白结合。
单纯酶：
仅含单纯酶：
仅含α-氨基酸的蛋白质
分类
结合酶：
蛋白质+非蛋白质部分（即辅酶分子）（即酶蛋白）
酶蛋白——决定反应的特异性
小分子有机化学物结合成复合物全酶（只有全美才具有催化作用）
辅酶因子——
金属离子
在酶促反应中
1、维持酶分子的构象
2、传递电子
3、在酶与底物间起桥梁作用
4、中和阴离子，降低反应的静斥力
辅酶：
与蛋白质结合疏松
辅酶因子 参与酶活性中心的组成
辅基：
与酶蛋白结合牢固
酶活性中心（activecenter）：
指酶分子中能与底物结合并催化底物转变为产物的特定的空间结构区域。
酶活性中心内结合集团：
结合底物和辅酶，使之成为复合物的必需基团
催化基团：
影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物转变成为产物
2、酶的活性中心
①概念：
酶分子中与酶活性密切相关的化学基因称为必需基因，这些必需基因在一级结构上可能相距很远，必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物，这区域称为酶的活性中心或活性部位。
②分类：
①酶活性中心内的必需基团：
结合基因和催化基因
②酶活性中心外的必需基团：
组氨酸的咪唑基，丝氨酸的羟基等。
三、酶促反应的特点与机制
1、酶与催化剂相比较：
①共同点：
A催化作用；B反应前后酶质与量不变；C不改变反应平衡常数
②不同点：
A极高的催化效率
B高度的特异性：
1、绝对特异性2、相对特异性
3、立体异构特异性
C可调节性
2、酶促反应的机制
①诱导契合假说酶：
与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。
这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说。
②邻近效应与定向排列：
提高反应速率
③多元催化：
同一种酶常兼有酸、碱双重催化作用。
④表面效应：
四、酶促反应动力学
影响酶促反应因素:
酶浓度、底物浓度、pH、温度、
抑制剂、激活剂等。
1、底物浓度对反应速度的影响
①在酶量恒定的情况下，酶促反应的速度主要取决于底物的浓度
②在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度的增加而上升，加大底物浓度，反应速度趋缓，底物浓度进一步增高，反应速度不再随底物浓度的增加而加快，达最大反应速度，此时酶的活性中心被底物饱和。
☆2、米-曼氏方程式
①中间产物学说：
酶（E）与底物（S）形成酶—底物复合物（中间产物ES）,此复合物再分解为产物（P）和游离的酶。
②米氏方程式：
V=Vmax[S]
A米氏方程式Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
B、Km值↓酶对底物的亲和力↑
C、Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构，酶所催化的底物和反应环境如温度、PH、离子强度有关，与酶的浓度无关（同一底物，不同的酶有不同的Km值）
D、Vmax是酶完全被底物所饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。
③km值和Vmax值的测定：
双倒数作图法
第一步：
V=Vmax*[S]/（Km+[S]）
两边同取倒数得
1/V=Km/（Vmax*[S]）+1/Vmax
以1/V对1/[S]作图，纵轴截距=1/Vmax,横轴截距=-1/km
Hanes作图法:
[S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax
以[S]/V对[S]作图，纵轴截距=-km,直线k=1/Vmax
3、酶浓度对反应速度的影响
（当[S]＞＞km，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。
当[S]＞＞E时，km忽略不计）
4、温度对反应速度的影响
①温度升高，酶促反应速度升高
②温度升高，可引起酶的变性失活。
最适温度：
酶促反应速度最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度。
（酶的最适温度不是酶的特征性常数，与反应时间有关）注：
临床应用：
低温麻醉、低温保存菌种。
5、pH对反应速度的影响
①酶活性受其反应环境的PH影响，且不同的酶对不同的PH有不同要求。
②最适pH：
酶催化活性最大时的环境pH
③胃蛋白酶最适PH值是1.8；肝精氨酸酶是9.8；多数酶是中性（最适pH不是酶的特征性常数，受底物浓度，缓冲液种类与浓度，以及酶的纯度等因素影响）
6、抑制剂对酶促反应速度的影响
1抑制剂：
凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。
2抑制剂多与酶的活性中心内、外必需基因相结合，从而抑制酶的催化活性。
分类：
1不可逆性抑制剂：
以共价键与酶活性中心上的必需基因相结合，使酶失活，此种抑制剂不可用透析、超滤等方法去除。
2可逆性抑制剂：
抑制剂与酶以非共价键方式结合，使酶活性降低或消失，可采用透析、超滤的方法解除，是一种可逆性结合。
A．竞争性抑制作用：
与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合成中间复合物。
（可逆的）比如：
丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶，磺胺药物与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶）
Vmax不变，Km值↑
B．非竞争性抑制作用：
与酶活性中心外的必需基因结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。
Vmax↓，Km值不变
C.反竞争性抑制作用：
抑制剂不与酶结合，反与酶和底物形成的中间产物（ES）结合，使中间产物ES的量下降。
Vmax↓，Km值↓
7、激活剂对酶促反应速度的影响
1激活剂：
使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。
2酶的激活剂大多为金属离子，如：
Mg+、K+、Mn2+等。
3必需激活剂：
大多数金属离子激活剂对酶促反应是不可缺少的。
非必需激活剂：
激活剂不存在时，酶仍有一定的催化活性。
8、酶活性测定与酶活性单位
1酶的活性指酶的催化化学反应能力，其衡量标准是酶促反应速度。
2酶的比活力：
比活力是表示酶纯度的较好指标。
（每分钟催化1umol底物转化为产物所需的酶浓度）
五．酶的调节
1、酶活性调节
⑴酶原与酶原的激活
1酶原：
无活性的酶的前体。
酶原的激活：
由无活性的酶原变成有活性的酶的过程称酶原的激活
2
-保护细胞本身的蛋白质不受蛋白酶的水
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